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《西北农林科技大学》 2010年
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陕北黄土高原油松人工林生物学特性与天然化发育评价

王梅  
【摘要】: 以陕北黄土高原不同区域油松人工林为研究对象,通过样地调查,系统研究了油松人工种群的生殖特性、更新特征、林下植物群落多样性、生长特性及其沿环境梯度的变化规律,确定了影响油松人工种群生殖和更新的限制性因素,探索了应用模糊隶属函数综合评判模型来评价油松人工林天然化发育的评价方法,提出了油松人工林在陕北黄土高原可天然更新的地理分布北界和天然化培育途径,为油松人工林的造林区划与经营管理提供科学依据。 主要研究结果如下: 1.陕北黄土高原油松人工林均具有结实能力,结实母树比例在30%以上,中部和南部地区结实母树比例高于北部地区。不同县间单株球果产量变异幅度大,以神木和吴起最少,分别为8.3和7.3个;黄龙和宜川最多,分别为20.6和19.7个;同一地区植株间球果产量变异幅度也大。油松球果的长、宽、平均单果出种量、种子长、宽均是南部和中部地区显著大于北部地区。油松种子饱满率则以北部地区较高达到67.32 %-77.60 %,中部和南部较低为59.12 %-62.76 %。年均降水量和1月平均最低气温对油松的生殖特性影响最大,年均蒸发量和无霜期对油松的生殖的影响次之。 2.油松种子千粒重以南部和中部地区为最大,北部地区最小。分布区北端的神木种子生活力最低,与其它地区的有显著差异,其它地区之间没有显著差异。在室内条件下各地区种子发芽率差异不显著。20℃-25℃是油松萌发的最适温度,最低发芽温度在8℃左右。土壤含水率8 %是油松种子发芽所需的最低土壤水分含率。 3.在天然条件下,神木、吴起和绥德地区,种子落地后不能发育成幼苗(树)。志丹、延川、延长仅在林缘处发见到极少量的3-5年生幼树;在黄龙、宜川林下幼苗幼树较丰富,最大幼树年龄为10 a,幼苗(树)主要聚集分布于母树四周,但幼苗向幼树的转化率低。年均降水量、年均温度和≥10℃年积温对油松人工林的更新过程影响最大。 油松人工林可天然更新分界线应该为年降水量550 mm的等降水线左右,550 mm等降水线以南地区为油松适宜栽培区。潜在更新区分界线应该在年降水量550 mm和500 mm的等降水线之间,该地区为油松亚适宜栽培区。不可更新区分界线应该为年降水量500 mm的等降水线左右,等降水线以北的地区为油松不适宜栽培区。 4.由北向南,油松人工林林下乡土植物的科、属、种数均逐渐增加,75%以上的植物属是温带分布属。物种多样性的最小值均在神木。纬度和年降水量对草本层物种多样性影响较大,纬度、年降水量、年均日照时数和1月平均气温对灌木层物种多样性的影响较大。由北向南,Cody指数(βC)呈现递增的趋势,这说明沿纬度梯度物种替换数目逐渐增加,较好地反映了不同生境梯度上群落的差异。Whittaker指数(βWS)矩阵、Jaccard指数(Cj)和Sorenson指数(CS)均呈现不规则地跳跃式变化,表明各区域之间油松人工林群落相似性差异较大;并且Cj和CS具有相同的变化趋势。 5.陕北黄土高原油松人工林各生长指标(平均胸径、树高、冠幅、冠高)由北向南逐渐增大,黄龙、宜川为适宜栽培区域,平均胸径、树高、冠幅、冠高分别达到8.9和8.5 cm、8.8和6.3 m、3.7和3.5 m、2.8和5.8 m。不同区域油松人工林各生长指标均有显著差异。宜川和黄龙县的油松人工林直径、树高分布遵从于近似正态分布。纬度、年均降水量和1月平均最低气温对油松的生长影响最大,无霜期对油松的生长的影响次之。 6.通过应用模糊隶属函数评判模型对3个区域(8个县)油松人工林的天然化发育进行综合评价,所得的结果符合当地油松人工林的生长发育状况。油松人工林的天然化发育大小依次是:黄龙宜川志丹延长延川绥德神木吴起。 7.阴坡油松的胸径、树高、冠高和冠幅均显著大于阳坡。阴坡与阳坡林下分别有植物21,19种,共有种11种,群落相似系数为55 %。群落总体多样性表现为丰富度指数和多样性指数均是阴坡稍大于阳坡,而均匀度指数表现为阳坡稍大于阴坡。阴坡物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数均表现为草本层灌木层;而阳坡的Shannon-wiener指数和Pielou指数(Jsw)则与阴坡相反,为灌木层草本层。 油松人工林的死亡率随初植密度的增大呈增加趋势,死亡年龄、胸径、树高、冠高和冠幅随栽植密度的增加而减小;但油松树高与栽植密度之间的相关性不显著。林下幼苗(树)的更新状况在低密度林地内最好。在各栽植密度油松人工林中,各层物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数均表现为灌木层草本层。群落总体多样性表现为丰富度指数和多样性指数在3种栽植密度间的变化趋势一致,均为密度Ⅲ密度Ⅱ密度Ⅰ;均匀度指数Jsw和Ea则表现为ⅠⅢⅡ,而Jsi则表现为ⅢⅠⅡ。 8.陕北黄土高原营造油松人工林,年降水量550 mm的地区最好,阴坡最好,油松人工林合理的初始造林密度应在2800-3000株/hm~2。
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